I fisici del JET sono pronti a testare il carburante per il tokamak ITER

Il tokamak britannico Torus europeo comune (JET) inizierà presto a testare una miscela di carburante che verrà utilizzata in futuro ITER, il più grande reattore sperimentale a fusione del mondo. La fusione nucleare è un processo che avviene al sole. Padroneggiarli può fornire all'umanità una fonte quasi inesauribile di energia pulita.

JET è 10 volte inferiore a ITER. A dicembre c'era con gli esperimenti trizio iniziò. Con questo, l'umanità sta guidando per la prima volta dal 1997 Reazioni di fusione con quantità significative di questo elemento attraverso.

Nel giugno di quest'anno inizieranno i test in cui quantità uguali di trizio e Deuterio sono coinvolti nella reazione. Questo è esattamente il modo in cui ITER funzionerà, in modo che possiamo ottenere più energia dalla fusione di quanta ne mettiamo in essa. Finora, l'umanità non è stata in grado di generare alcun guadagno netto di energia dalla fusione.

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Finalmente, dopo anni di preparazione, siamo arrivati ​​al punto in cui possiamo iniziare i test. Siamo pronti, dice Joelle Mailloux, che dirige il programma scientifico al JET. Gli esperimenti al JET aiuteranno gli scienziati a prevedere come andrà a finire Plasma in ITER e regolare di conseguenza i parametri di funzionamento del tokamak grande. Questa è la simulazione più vicina alle condizioni ITER che possiamo fare al momento, spiega Tim Luce, capo scienziato di Esperimento ITER. I test per i quali JET sta preparando sono il culmine di 2 decenni di ricerca. ITER dovrebbe essere operativo nel 2025. A questo punto in lui ci saranno basse energie Reazioni effettuato con idrogeno. Dal 2035, tuttavia, utilizzerà solo trizio e deuterio in un rapporto di 1: 1. Sia ITER che JET utilizzano un campo magnetico molto forte per trattenere e comprimere il plasma. Le temperature nel JET possono raggiungere i 100 milioni di gradi Celsius. Questo è molte volte più alto che nel centro del sole.

Gli ultimi esperimenti che l'umanità ha condotto con la fusione del trizio sono stati effettuati solo al JET. L'obiettivo era stabilire un record per il rapporto tra energia guadagnata ed energia utilizzata. JET ha stabilito un record di Q = 0,67 che è ancora valido oggi. Lo scopo dell'esperimento di quest'anno è ottenere un risultato simile e mantenere la reazione per almeno 5 secondi. In questo modo, gli scienziati vogliono ottenere dati sul comportamento del plasma per un periodo di tempo più lungo.

Lavorando con trizio presenta agli specialisti nuove sfide. Gli specialisti di JET hanno trascorso gli ultimi 2 anni ad aggiustare la loro attrezzatura e prepararli a lavorare con questo elemento radioattivo. Il trizio ha un'emivita molto breve, si trova naturalmente in tracce ed è prodotto come prodotto intermedio dalle centrali nucleari. La produzione mondiale totale di trizio è di soli 20 chilogrammi.

Non appena il Esperimenti al trizio l'interno del JET diventa radioattivo e non deve essere inserito per 18 mesi. Abbiamo dovuto cambiare le nostre procedure. Tutto deve funzionare la prima volta. Non saremo in grado di entrare e modificare nulla, spiega Ian Chapman. Durante i test, JET utilizzerà meno di 60 grammi di trizio, che viene riciclato. Il carburante che contiene una frazione di grammo di trizio viene aggiunto da 3 a 14 volte al giorno tokamak iniettato. Ciascuna di queste iniezioni è un esperimento separato con parametri leggermente diversi e ciascuna fornisce agli scienziati da 3 a 10 secondi di dati utili. In questo modo, vogliamo verificare le nostre attuali conoscenze e utilizzarle per ulteriori lavori, afferma Mailloux. In alcuni esperimenti viene utilizzato solo il trizio, in altri viene utilizzato trizio , Deuterio utilizzato in proporzioni uguali.

Con entrambi i tipi di esperimenti, i ricercatori vogliono capire come una massa maggiore di trizio influenzi il comportamento del Plasmi affetti. Questo elemento ha due neutroni nel suo nucleo, mentre il deuterio ne ha uno e l'idrogeno, nessuno. Questa ricerca aiuterà a prevedere cosa accadrà in ITER in futuro. Questo perché la massa degli isotopi influenza il campo magnetico o la temperatura del plasma. "Dobbiamo indagare su cosa sta succedendo lì e perché sta accadendo", spiega Anna White, fisica del plasma al MIT.

Un'altra importante differenza rispetto agli ultimi esperimenti sul trizio nel 1997 è che l'interno di JET è ora rivestito con gli stessi materiali di schermatura dell'interno di ITER. Poiché questi materiali possono fornire energia al plasma e raffreddarlo, è fondamentale capire come influenzano la fusione. E non dimenticare un altro fattore molto importante. Persone. Gli ultimi esperimenti con il trizio sono stati effettuati 24 anni fa. La nuova generazione di fisici non ha assolutamente esperienza con questo elemento. Ora hanno l'opportunità di imparare da colleghi più esperti.